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篇1

引言

隨著計算機視覺技術以及圖像處理技術的不斷發(fā)展，計算機視覺和視頻檢測技術已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)控制、智能交通、設備制造等很多領域。傳統(tǒng)的視頻檢測往往采用工控機作為其視頻處理器來實現(xiàn)其功能。這種方法往往由于工控機處理速度的問題，無法實現(xiàn)對各個不同方向同時進行視頻檢測，而且由于視頻檢測處理過程需要占用大量的處理時間，因而無法實現(xiàn)實時的遠程控制功能。

目前在遠程控制和通信方面，基于DOS和Windows操作系統(tǒng)的通信平臺得到普遍的引用，但是DOS操作系統(tǒng)作為單任務操作系統(tǒng)，無法實現(xiàn)多任務功能和實時處理的要求；而Windows操作系統(tǒng)作為視窗操作系統(tǒng)，其系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性也無法與實時多任務嵌入式操作相比擬。

本文提出一種以DSP作為視頻檢測處理芯片，以Linux為操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設計方法。

1系統(tǒng)結構

本系統(tǒng)的開發(fā)主要包括視頻檢測卡和x86通信平臺的設計2個部分。視頻檢測卡主要包括模擬圖像采集、轉(zhuǎn)換、DSP視頻檢測3個部分，每塊交換參數(shù)檢測卡擴充PCI總線接口，插在通信開發(fā)平臺的PCI總線插口上，通過PCI總線同通信平臺交換數(shù)據(jù)。通信平臺處理多塊交通參數(shù)檢測卡的通信問題，將視頻檢測卡通過PCI總線傳送過來的視頻檢測數(shù)據(jù)實時通過網(wǎng)絡傳送給控制中心。系統(tǒng)的功能方框圖如圖1所示。

根據(jù)系統(tǒng)設計要求，視頻檢測卡功能主要分為：模擬圖像采集、模擬圖像A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩存以及DSP視頻檢測5個部分。視頻檢測卡流程如圖2所示。

本系統(tǒng)采用Philips公司的SAA7111A來實現(xiàn)模擬圖像A/D轉(zhuǎn)換。該芯片可實現(xiàn)多路選通、鎖相與時序、時鐘產(chǎn)生與測試、ADC、亮色分離等功能。其輸出可以具有如下格式：YUV4：1：1（12bit）、YUV4：2：2（16bit）、YUV4：2：2(CCIR-656)（8bit）等。由于DSP處理芯片和SA7111A的時序不同，可以通過CPLD進行邏輯控制FIFO來完成數(shù)據(jù)緩存的功能。

DSP是實時信號處理的核心。本系統(tǒng)采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。該芯片屬C6000的定點系列，C6211在這個系列中是性價比最高的一種。C6211處理器由3個主要部分組成：CPU內(nèi)核、存儲器和外設。集成外設包括EDMA控制器、外存儲器接口（EMIF）、主機口（HPI）、多通道緩沖接口（McBSP）、定時器、中斷選擇子、JTAG接口、PowerDown邏輯以及PLL時鐘發(fā)生器。通過EMIF接口擴充SDRAM，而PCI總線控制芯片的擴展通過HPI接口。

PCI總線的接口芯片PCI9050，主要包括PCI總線信號接口和本地總線（LOCALBUS）信號。在硬件設計時，只需將本地總線信號的接口通過電平轉(zhuǎn)換連接到DSP的HPI接口，同時擴展PCI接口就可以完成其硬件電路設計。

2通信開發(fā)平臺的嵌入式系統(tǒng)設計

通信開發(fā)平臺以x86為核心器件，擴充PCI總線，通過Modem撥號，實現(xiàn)x86與Internet的連接。

2.1PCI總線設備驅(qū)動

PCI設備有3種物理空間：配置空間、存儲器空間和I/O空間。配置空間是長度為256字節(jié)的一段連接空間，空間的定義如圖3所示。在配置空間中只讀空間有設備標識、供應商代碼、修改版本、分類代碼以及頭標類型。其中供應商代碼用來標識設備供應商的代碼；設備標識用來標識某一特殊的設備；修改版本標識設備的版本號；分類代碼用來標識設備的種類；頭標類型用來標識頭類型以及是否為多功能設備。除供應商代碼之外，其它字段的值由供應商分配。

命令字段寄存器用來提供設備響應的控制命令字；狀態(tài)字段用來記錄PCI總線相關事件（詳細的命令控制和狀態(tài)讀取方法見參考文獻4）。

基地址寄存器最重要的功能是分配PCI設備的系統(tǒng)地址空間。在基地址寄存器中，bit0用來標識是存儲器空間還是I/O地址空間。基地址寄存器映射到存儲器空間時bit0為“0”，映射到I/O地址空間時bit0為“1”?；刂房臻g中其它一些內(nèi)容用來表示PCI設備地址空間映射到系統(tǒng)空間的起始物理地址。地址空間大小通過向基地址寄存器寫全“1”，然后讀取其基地址的值來得到。

PCI設備的驅(qū)動過程主要包括下面幾個步驟。

首先，PCI設備的查找。在嵌入式操作系統(tǒng)中一般提供相應的API函數(shù)，在Linux操作系統(tǒng)中通過函數(shù)pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn)可以找到供應商代碼為PCI-ID，設備標識為PCI-DEVICE的第n(index+1)個設備，并且返回總線號和功能號，分別保存于bus和devfn中。

第2步，PCI設備的配置。通過操作系統(tǒng)提供的API函數(shù)訪問PCI設備的配置空間，配置PCI設備基址寄存器的配置、中斷配置、ROM基地址寄存器的配置等，這樣可以得到PCI的存儲器空間和I/O地址空閑映射，設備的中斷號等。在Linux操作系統(tǒng)中，訪問PCI設備配置空間的API函數(shù)有pcibios_write_config_byte、pcibios_read_config_byte等，它們分別完成對PCI設備配置空間的讀寫操作。

第3步，根據(jù)PCI設備的配置參數(shù)，對不同的設備編寫初始化程序、中斷服務程序以及對PCI設備存儲空間的訪問程序。

2.2遠程控制與通信鏈路的建立

與Internet連接的數(shù)據(jù)鏈路方式主要有Ethernet方式和串行通信方式。Ethernet連接方式是一種局域網(wǎng)的連接方式，廣泛應用于本地計算機的連接。通過Modem進行撥號連接的串行通信方式，可以實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)通信，下面詳細介紹串行通信接口協(xié)議方式。

串行通信協(xié)議有SLIP、CSLIP以及PPP通信協(xié)議。SLIP和CSLIP提供一種簡單的通過串行通信實現(xiàn)IP數(shù)據(jù)報封裝方式，通過RS232串行接口和調(diào)試解調(diào)器接入Internet。但是這種簡單的連接方式有很多缺陷，如每一端無法知道對方IP地址；數(shù)據(jù)幀中沒有類型字段，也就是1條串行線路用于SLIP就不能同時使用其它協(xié)議；SLIP沒有在數(shù)據(jù)幀中加上檢驗和，當SLIP傳輸?shù)膱笪谋痪€路噪聲影響發(fā)生錯誤時，無法在數(shù)據(jù)鏈路層檢測出來，只能通過上層協(xié)議發(fā)現(xiàn)。

PPP（PointtoPointProtocal，點對點協(xié)議）修改了SLIP協(xié)議中的缺陷。PPP中包含3個部分：在串行鏈路上封裝IP數(shù)據(jù)報的方法；建立、配置及測試數(shù)據(jù)鏈路的鏈路控制協(xié)議（LCP）；不同網(wǎng)絡層協(xié)議的網(wǎng)絡控制協(xié)議（NCP）。PPP相對于SLIP來說具有很多優(yōu)勢；支持循環(huán)冗余檢測、支持通信雙方進行IP地址動態(tài)協(xié)商、對TCP和IP報文進行壓縮、認證協(xié)議支持（CHAP和PAP）等。圖4為PPP數(shù)據(jù)幀的格式。

PPP的實現(xiàn)可以通過2個后臺任務來完成。協(xié)議控制任務和寫任務。協(xié)議控制任務控制各種PPP的控制協(xié)議，包括LCP、NCP、CHAP和PAP。它用來處理連接的建立、連接方式的協(xié)商、連接用戶的認證以及連接中止。寫任務用來控制PPP設備的數(shù)據(jù)發(fā)送。數(shù)據(jù)報的發(fā)送過程，就是通過寫任務往串行接口設備寫數(shù)據(jù)的過程，當有數(shù)據(jù)報準備就緒，PPP驅(qū)動通過信號燈激活寫任務，使之完成對串行接口設備的數(shù)據(jù)發(fā)送過程。PPP接收端程序通過在串行通信設備驅(qū)動中加入“hook”程序來實現(xiàn)。在串行通信設備接收到1個數(shù)據(jù)之后，中行設備的中斷服務程序（ISR）調(diào)用PPP的ISR。當1個正確的PPP數(shù)據(jù)幀接收之后，PPP的ISR通過調(diào)度程序調(diào)用PPP輸入程序，然后PPP輸入程序從串行設備的數(shù)據(jù)緩存中將整個PPP數(shù)據(jù)幀讀出，根據(jù)PPP的數(shù)據(jù)幀規(guī)則進行處理，也就是分別放入IP輸入隊列或者協(xié)議控制任務的輸入隊列。

PPP現(xiàn)在已經(jīng)廣泛為各種ISP（InternetSeverProvider）接受，而Linux操作系統(tǒng)下完全支持PPP協(xié)議。在Linux下網(wǎng)絡配置過程中，通過1個Modem建立與ISP的物理上的連接，然后在控制面板（ControlPanel）里面選擇NetowrksConfiguration。在接口（Interface）里面加入PPP設備，填入ISP電話號碼、用戶以及密碼，同時將本地IP和遠端IP設置為0.0.0.0，修改/ETC/PPP/OPTION，加上DEFAULTROUE，由ISP提供缺省路由，這樣就完成了設備的PPP數(shù)據(jù)鏈路設置過程，可以通過Internet實現(xiàn)遠程控制。

結束語

篇2

1.2成本分析與價值分析空調(diào)設備壽命年限一般為20年。對比分析時，假定在使用年限內(nèi)每年運行費用和維修費用相等，基準折現(xiàn)率為10%，設備報廢時殘值為零。各方案的初投資、運行維修費用、維修費用見表4。根據(jù)各方案的功能系數(shù)和成本系數(shù)，按照公式（1）計算其價值系數(shù)，見表5。

1.3結果分析根據(jù)價值系數(shù)最高方案最優(yōu)的原則，由表5可知，方案的冷熱源配置最佳，即2臺燃氣式螺桿冷熱水機組冬季供暖、夏季供冷的方案為最佳方案?？梢姡斁C合考慮能源消耗、社會環(huán)境效益、運行控制時三種功能時，燃氣熱泵的方案優(yōu)于燃煤鍋爐空調(diào)及其它方案，這一結論與傳統(tǒng)的結論是不相同的。

2結論

（1）價值工程是一種比較成熟的技術經(jīng)濟分析方法和管理技術。該方法能夠融成本、功能、價值為一體，綜合判定多種因素影響下的方案優(yōu)劣，是當今工程領域需要大力推廣的方法。避免了因重視功能和投資而帶來的壽命期成本偏高和社會、環(huán)境效益較差等問題。

（2）將價值工程應用于空調(diào)系統(tǒng)冷熱源方案的確定是可行的，方法是可靠的。該方法在保證用戶功能的條件下，有效地控制壽命期內(nèi)的工程造價和運行、維護費用，節(jié)約資源，具有良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

篇3

1概述

PC機與多臺單片機構成小型的分布式測控系統(tǒng)已在工業(yè)控制、生產(chǎn)管理中得到了廣泛的應用。在這類應用系統(tǒng)中，PC機多作為上位機通過直接查詢來控制各從機。由于PC機本身還要進行動態(tài)數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)庫實時錄入、越限報警、報表打印等任務，因此，當從機數(shù)目過多時，上位機頻繁地響應從機的中斷，并在一定時間內(nèi)等待和接收數(shù)據(jù)這極大地影響了PC機的工作效率。為了提高上位機的工作效率，筆者在PC機與各個智能模塊間增加了一塊用AT89C51作為微控制器的通信控制卡。整個系統(tǒng)構成一個3級分級控制系統(tǒng)，通信控制卡位于中間層，它是系統(tǒng)控制、管理的中樞。

2通信控制卡硬件電路

在本系統(tǒng)中，通信控制卡采用查詢方式對下位機的各智能模塊進行查詢，該智能模塊由AT89C51控制的電量、溫度、液位、開關量采集板構成，它們分別可獨立完成各自的數(shù)據(jù)采集和處理任務。當處于被查詢狀態(tài)時，系統(tǒng)可采用中斷方式與通信卡進行通信。通信卡依次為人機完成各種數(shù)據(jù)處理任務提供各種數(shù)據(jù)和控制命令，然后把它們統(tǒng)一打包上傳給上位機，從而使上位機可以對其進行顯示、加工和處理，并形成各種報表。

該系統(tǒng)的硬件接口電路如圖1所示。其中控制卡的核心芯片是AT89C51，它利用本身自帶的串口與各智能模塊間通過多機通信方式3進行總線式多機通信。為了同時能與PC進行通信，另一端通過8251A的擴展串口與PC相連。即要求8251A芯片的接收數(shù)據(jù)線RXD（腳3）及發(fā)送數(shù)據(jù)線TXD（腳19）通過MAX232與PC相連這是因為電平轉(zhuǎn)換器8251A的輸入、輸出均為TTL電平，而通過電平轉(zhuǎn)換器可將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232C標準電平以便與PC進行通信。

8251A芯片的時鐘輸入線CLK可為其提供定時信號。在異步方式時，CLK的頻率至少應大于8251A內(nèi)接收器或發(fā)送器輸入頻率的4．5倍。其引腳RXC（腳25）為接收器時鐘，它的作用是控制字符的發(fā)送速率，其時鐘可使用8253產(chǎn)生的合適時鐘頻率。在異步方式中，引腳RXC和TXC（即接收、發(fā)送時鐘）為波特率的16倍。該控制卡中擴展的8kBRAM可分別開辟4個不同的存儲電量采集板的數(shù)據(jù)，處理時可以將它們一起送到PC。

3軟件系統(tǒng)設計

3．1通信協(xié)議

通信控制卡的AT89C51串口與各智能模塊的通信按自定義的通信協(xié)議進行。過程如下：

（1）首先使所有從機SM2位置1，以使其處于只接收地址幀的狀態(tài)。

（2）控制卡先發(fā)一地址信息，其中8位為地址，第9位為地址／數(shù)據(jù)信息的標志位，該位為1表示該幀為地址信息。

（3）從機接收到地址幀后，會將其接收的地址與本從機的地址相比較。對于地址相符的從機，可置SM2＝0，以接收主機隨后發(fā)來的所有信息；而對于地址不相符的從機，則置SM2＝1，以繼續(xù)執(zhí)行采集任務和其它任務。

（4）當從機發(fā)送數(shù)據(jù)結束后，會發(fā)送一幀校驗和，并將第9位（TB8）置為1,以作為從機數(shù)據(jù)傳送結束標志。

（5）控制卡接受數(shù)據(jù)時，先判斷數(shù)據(jù)結束標志（RB8），若RB8＝1，且校驗正確，則回送正確信號00H，此信號可令該從機復位以重新采集數(shù)據(jù)，等待地址幀。若校驗和出錯，則送0FFH，以令該機重發(fā)數(shù)據(jù)，如果重發(fā)5次還不行，則認為失敗，并轉(zhuǎn)入其它地址。若接收幀的RB8＝0，則將原數(shù)據(jù)鎖定到緩沖區(qū)，并準備接收下幀信息。

（6）從機接收到復位命令后，再回到監(jiān)聽地址狀態(tài)（SM2＝1）。

3．2程序框圖

設主機發(fā)送的地址信號01H、02H、03H為從機設備地址，地址FFH是命令各從機恢復SM2為1的狀態(tài)信號，即復位。從機的命令編碼為：

01H—請求從機接收通信卡的數(shù)據(jù)命令；

篇4

【中圖分類號】G420　【文獻標識碼】A　【論文編號】1009－8097(2012)09－0116－04

引言

國家中長期教育改革與發(fā)展規(guī)劃中，明確提出高等教育要“強化實踐教學環(huán)節(jié)”，現(xiàn)代遠程高等教育作為我國高等教育的重要組成部分，無疑也應將此作為教育改革的一個重點。現(xiàn)代遠程高等教育主要定位于應用型人才培養(yǎng)，學生大多為在職從業(yè)人員，本身都在隨崗實踐，但隨崗實踐不能取代實驗教學環(huán)節(jié)，實驗教學環(huán)節(jié)作為現(xiàn)代遠程高等教育實踐教學環(huán)節(jié)的重要組成部分，是實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)目標不可缺少的重要環(huán)節(jié)。通過實驗教學環(huán)節(jié)，不僅能使學生掌握實驗的基本方法和基本技能，提高實際操作能力，而且有利于培養(yǎng)學生的觀察能力、思維能力、分析能力及創(chuàng)新能力，使學生的實踐綜合素質(zhì)得到普遍的提高。實驗教學還可幫助學生理解和鞏固所學知識，對培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的學風、實事求是的科學態(tài)度和探究問題的科學方法都具有重要意義。

然而，現(xiàn)代遠程高等教育開辦多年來，工科教學一直存在瓶頸，主要原因就在于實驗教學環(huán)節(jié)難以落實。目前，大多數(shù)高校的現(xiàn)代遠程高等教育避免開設實踐要求強的工科專業(yè)，少數(shù)在現(xiàn)代遠程高等教育開設工科專業(yè)的高校，帶有實驗功能的遠程教學平臺極少，且開設的實驗種類和實驗深度都不及普通高校。由于現(xiàn)代遠程高等教育師生在時間和空間上相分離，學生分散在全國各地，量大面廣，再加上工學矛盾，將所有學生全部集中到高校實驗室來完成真實實驗不太現(xiàn)實，而很多校外學習中心因場所或儀器設備缺乏不能提供真實實驗的教學條件，導致現(xiàn)代遠程高等教育照搬傳統(tǒng)真實實驗教學模式存在難以實施的困難，實驗教學無疑成了現(xiàn)代遠程高等教育的薄弱環(huán)節(jié)。為此，迫切需要開發(fā)適用于現(xiàn)代遠程高等教育的網(wǎng)絡實驗教學資源。

一　網(wǎng)絡實驗教學資源的主要形式及特點

現(xiàn)代遠程高等教育網(wǎng)上實驗常見的形式主要包括演示實驗、虛擬實驗與遠程控制實驗，與之相對應的網(wǎng)絡實驗教學資源包括演示實驗教學課件、虛擬實驗教學系統(tǒng)與遠程控制實驗教學系統(tǒng)。

1、演示實驗教學課件

演示實驗教學課件是指將真實環(huán)境中的實驗教學過程拍攝成錄像后制作的實驗教學課件。這樣的演示實驗教學課件，既有教師講解，又有教師對整個實驗的演示操作過程，效果直觀形象，同學們可以在網(wǎng)上學習演示實驗教學課件，并按照實驗要求完成實驗報告。如此使學生掌握整個實驗的目的、內(nèi)容、步驟以及操作過程，加深對理論知識的理解，特別演示實驗教學課件還可以展現(xiàn)實驗室中難以觀察到的實驗現(xiàn)象及與之相應的實際應用，擴大了學生的視野，開闊了學生的思路，能夠取得真實實驗不能取得的一些功效。演示實驗教學課件投入成本低，制作周期短，雖然缺乏學生親自操作實驗與讀取實驗數(shù)據(jù)的過程，無法達到和真實實驗教學相同的效果，但還是能夠為學生提供如同在實驗室觀看實驗一般身臨其境的感受，使學生對實驗有一個全面的了解與認識，因此可以作為目前現(xiàn)代遠程高等教育實驗教學的一種非常重要的教學資源。

2、虛擬實驗教學系統(tǒng)

虛擬實驗教學系統(tǒng)是指利用計算機技術、仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術等在計算機上建立虛擬實驗室環(huán)境，提供可操作的虛擬實驗儀器，使學生在互聯(lián)網(wǎng)上通過接近真實的人機交互界面完成實驗，同時提供網(wǎng)絡實驗教學的一體化管理功能。如北京郵電大學已開發(fā)出計算機網(wǎng)絡、信號與系統(tǒng)、電路分析、數(shù)字電路、模擬電路、高頻電子線路、Linux操作系統(tǒng)等虛擬實驗教學系統(tǒng)。虛擬實驗教學系統(tǒng)一方面允許網(wǎng)絡學生同時在線操作實驗，另一方面可以將復雜的實驗過程抽象化，將實驗儀器簡單化，大大提高了網(wǎng)絡實驗的可操作性。但是虛擬實驗本身存在一定問題：一，虛擬實驗只能模擬出驗證類實驗，所得到的數(shù)據(jù)多為預先設計好的；二，無論采取哪種技術都將不同程度的面對交互性不足、控件下載或開發(fā)維護費用高等難題；三，難以完成大量實驗的快速更新和修復，加大了現(xiàn)代遠程高等教育網(wǎng)絡實驗教學資源的開發(fā)費用。

3、遠程控制實驗教學系統(tǒng)

篇5

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)25-7151-03

MCS Network Monitor System

LI Dong

(Jimei University, Xiamen 361021, China)

Abstract: In domestic, uses the optical fiber to receive right of residence(fttb+lan) to the building ether the technical wide band network is the present wide band network one mainstream way. In it’s operation process, the management which to the wide band network equipment, the correspondence link and the equipment exterior uses is one kind of regularity and the essential work. The paper design proposed in the engine room management's network monitor and control management system management system, proposed one solution way for the present domestic commonly used wide band pattern's network monitor and control. It based on receives MCS network management module gathering the network data, uses in monitoring the network state. And coordinate network management system when the breakdown appears starts the alarm system, achieves to the network equipment, the information link and the external environment management and the control.

Key words: network monitor; NAT(network address translation) penetration; state alarm; device management; high speed data memory

網(wǎng)絡系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大和網(wǎng)絡應用水平的不斷提高,一方面使網(wǎng)絡的維護更加困難;而另一方面,如何提高網(wǎng)絡性能成為網(wǎng)絡系統(tǒng)應用的主要問題。雖然可以通過增強或改善網(wǎng)絡靜態(tài)措施來提高網(wǎng)絡的性能,但是作為網(wǎng)絡管理人員或者網(wǎng)絡運營商,對網(wǎng)絡運行中設備狀態(tài)的情況的監(jiān)控和數(shù)據(jù)的走向,才能對自己所處的網(wǎng)絡有所把握。

目前在對寬帶IP網(wǎng)絡進行管理中,主要采用SNMP(簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議)的方案進行管理。而SNMP在網(wǎng)管功能上主要是實現(xiàn)對設備功能的遠程控制和告警,并且往往是被集成在網(wǎng)絡設備中。雖然這種帶內(nèi)管理的方式一般不會對網(wǎng)絡的性能帶來太大的影響,但是其輪詢機制所固有的缺點限制了被管節(jié)點的樹木和操作響應時間,決定了該體系結構不適合用于大型網(wǎng)絡的實時管理,同時這種技術的實現(xiàn)也需要網(wǎng)絡設備具有相應的功能支持,大大提高了設備的造價,在大型寬帶網(wǎng)絡建設中也難于被大量采用,因而目前一般只在三層以上的網(wǎng)絡設備上支持SNMP,大量的用于在社區(qū)一級的二層網(wǎng)絡設備則尚不具備掛接功能,這些設備成為了網(wǎng)絡管理中的一大黑洞,特別是對無人值守機房的監(jiān)控始終是網(wǎng)絡管理中難以解決的一大問題,并直接影響了網(wǎng)絡的質(zhì)量和網(wǎng)絡服務水平的提高。此外,在網(wǎng)管功能上,SNMP方案所注重的也只是對網(wǎng)絡設備自身功能的控制和管理,對網(wǎng)絡和設備周圍的環(huán)境狀況也尚缺乏相應并且同樣是非常重要的監(jiān)控功能。

1 系統(tǒng)設計

1.1 傳統(tǒng)意義的網(wǎng)絡管理模式

按照國際標準化組織(ISO)的定義,網(wǎng)絡管理是指規(guī)劃、監(jiān)督、控制網(wǎng)絡資源的使用和網(wǎng)絡的各種活動,以使網(wǎng)絡的性能達到最優(yōu)。一般而言,網(wǎng)絡管理有五大功能:失效管理、配置管理、性能管理、安全管理和計費管理。目前有影響的網(wǎng)絡管理協(xié)議是SNMP(Simple Network Management Protocol,簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議)、CMIS/CMIP(the Common Management Information Service/Protocol,公共管理信息服務和協(xié)議)和RMON(遠程監(jiān)控)。

1.2 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的設計

網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的軟件解決方案是依托mcs型網(wǎng)絡硬件模塊基礎上,實施對設備的監(jiān)控管理。MCS網(wǎng)絡監(jiān)控管理系統(tǒng)(網(wǎng)絡版)旨在于讓網(wǎng)絡寬帶運營商、網(wǎng)絡寬帶集成商、網(wǎng)絡寬帶應用商以及網(wǎng)吧通過該軟件監(jiān)控當前網(wǎng)絡狀態(tài)、網(wǎng)絡質(zhì)量以及一系列的告警事件,還可以控制某些設備的通斷、流量和溫度上限,也可以通過軟件直接控制公司自行生產(chǎn)的交換機、光電轉(zhuǎn)換器、光纖收發(fā)器等網(wǎng)絡產(chǎn)品。因此,本文主要從軟件角度,分析和介紹網(wǎng)絡監(jiān)控的解決方法和軟件的實現(xiàn)。同時,將簡單的介紹一些硬件設計內(nèi)容,但不作為課題的重點。

1.3 系統(tǒng)可行性前提的研究

監(jiān)測系統(tǒng)智能化針對FTTX+LAN方式的寬帶對網(wǎng)絡實時管理監(jiān)測,在需求設計時,對其功能的實現(xiàn),預期能達到以下要求:

功能方面:能夠收集并處理由理想MCS網(wǎng)絡管理模塊發(fā)出的UDP數(shù)據(jù)包,實時監(jiān)控當前網(wǎng)絡狀態(tài)并在記錄和分析網(wǎng)絡運行狀況,生成圖表以供查閱,該系統(tǒng)需具備報表打印功能。

數(shù)據(jù)輸入來源:MSC網(wǎng)絡監(jiān)控模塊。

數(shù)據(jù)類型:UDP

單個數(shù)據(jù)包包含:129字節(jié)

輸入頻度:高

最高頻度:每個MSC模塊每秒1個數(shù)據(jù)包。

最高并發(fā)數(shù):1000(個)

系統(tǒng)關系:數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容包括MSC網(wǎng)管模塊所發(fā)UDP數(shù)據(jù)包全部內(nèi)容,以及透過NAT的IP和Port。IP和Port用于和MSC網(wǎng)管模塊建立連接。該數(shù)據(jù)輸出產(chǎn)生頻度高,輸出數(shù)據(jù)直接存放到數(shù)據(jù)中心,該數(shù)據(jù)中心由一臺或多臺高級服務器組成。網(wǎng)絡監(jiān)控模塊按照系統(tǒng)設定的時間參數(shù)定期向服務器發(fā)送一個含有模塊自身信息和設備信息的信息包,服務器獲取到信息后進行處理,將獲得的信息存入數(shù)據(jù)庫中對應的數(shù)據(jù)表。需求設計中將客戶端、數(shù)據(jù)庫和服務器完全分離,對于網(wǎng)管人員所在的客戶端,可以根據(jù)庫中記錄直接向MCS-1、MCS-2模塊發(fā)送連接命令,繞過服務端,避免了不必要的性能損失。

圖1中所示公網(wǎng)地址,是指合法的IP地址,它是由NIC或者網(wǎng)絡服務提供商分配的地址,對外代表一個或者多個私有地址,是全球統(tǒng)一可尋的地址。

1.4 處理流程和數(shù)據(jù)流程

由圖2可見,系統(tǒng)設計分為三個部分:

1) 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)SERVER端。完成接收數(shù)據(jù),和數(shù)據(jù)分解功能,并存入數(shù)據(jù)庫;

2) 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)CLIENT端。實現(xiàn)報警監(jiān)控,系統(tǒng)功能分級操作,控制MCS模塊;

3) 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。用于數(shù)據(jù)存儲,部分數(shù)據(jù)處理。

1.5 硬件模塊的功能

1) Switch Link指示功能

2) Module Running 指示功能

3) Communication Status 指示功能

4) 自動向中央監(jiān)視系統(tǒng)報告通路時延(通過ping測試)、本模塊ID、位置和IP信息

5) 透明串口管理。

1.6 軟件系統(tǒng)功能實現(xiàn)

系統(tǒng)主要功能包括三個部分:管理功能、監(jiān)測和控制功能、報警和記錄功能。

數(shù)據(jù)匯集模塊的主要功能是進行數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)發(fā),一方面它將數(shù)據(jù)采集前端送來的數(shù)據(jù)進行打包處理,按照TCP/IP通信協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)庫開發(fā)模塊(數(shù)據(jù)庫服務器),另一方面將遠程監(jiān)控中心發(fā)出的各種命令轉(zhuǎn)換成符合下層傳輸規(guī)則的控制命令,利用串行口通信,指揮數(shù)據(jù)采集前端機進行工作,如利用一臺PC計算機來進行數(shù)據(jù)處理,通過串口與數(shù)據(jù)采集模塊中的通信接口連接,采用了總線結構方式,一臺計算機可以掛接多臺底層單片機,而通過調(diào)制解調(diào)器(或網(wǎng)卡)與局域網(wǎng)連接,實現(xiàn)與上層數(shù)據(jù)庫開發(fā)模塊的數(shù)據(jù)交換。

對具有RS232串口的設備進行遠程控制:控制臺服務器發(fā)出控制信號,控制信號通過網(wǎng)絡傳到該監(jiān)控裝置中網(wǎng)絡芯片的緩沖器(BUFFER)中,CPU從中讀出控制信號進行判斷處理,然后傳給I/O接口單元進行電平轉(zhuǎn)換后,再送至RS232串口,實現(xiàn)對設備進行遠程管理。

溫度檢測,是通過溫度傳感器對設備的環(huán)境溫度進行測量后,將溫度信號送至CPU,由CPU將此溫度信號數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡芯片傳送到網(wǎng)絡中,最后送至控制臺服務器,由控制臺根據(jù)所設定的安全溫度范圍判斷是否給出報警的信號。

輸入/輸出采集控制,是通過監(jiān)控裝置中設置的輸入/輸出接線端子實現(xiàn)的。其中的輸出端子可用作遠程控制開關,如遠程控制空調(diào)器的開關等;對輸入端子的應用中,例如將一路輸入開關量設置為用作門磁監(jiān)控時,當被監(jiān)控門磁被非正常打開后,一個高或低的電平即會傳入監(jiān)控裝置中的CPU,CPU對其處理后再通過網(wǎng)絡芯片傳送到網(wǎng)絡中,控制臺服務器收到該信號后,就會對其給出報警,并產(chǎn)生記錄。在進行遠程控制時,由控制臺服務器發(fā)出一個控制指令,通過網(wǎng)絡傳送給該監(jiān)控裝置,監(jiān)控裝置通過其網(wǎng)絡芯片接收并讀出送至CPU,CPU對該指令信號進行處理后發(fā)送到開關量的輸出端口,實現(xiàn)對所連接的設備進行控制。

根據(jù)對網(wǎng)絡實行監(jiān)控的目的和需要不同,監(jiān)控模塊上訴結構形式的監(jiān)控器與相應的操作和控制軟件或程序相結合,可以對網(wǎng)絡實現(xiàn)多種方面的管理、監(jiān)控和報警、記錄等功能。當網(wǎng)絡設備實現(xiàn)報警信息時,設備所在區(qū)域即能自動顯示,便于對網(wǎng)絡設備的管理和對故障的排查。對網(wǎng)絡的管理可以實現(xiàn)諸如包括如被管理設備的工作狀態(tài)、安裝位置、設備類型、型號、網(wǎng)絡時延、環(huán)境溫度等被管理設備的信息;包括ID、IP地址、網(wǎng)關地址、版本等網(wǎng)絡監(jiān)控器的信息;包括用戶的帳號、IP地址等用戶信息;以及包括門磁開關狀態(tài)和用戶自定義控制線狀態(tài)的信息等,網(wǎng)管中心可以通過網(wǎng)絡監(jiān)控裝置所反饋的這些信息,可以隨時查看設備的工作狀態(tài),能夠?qū)τ蠧ONSOLE接口的網(wǎng)絡設備進行控制和/或設置,如開/關交換機端口,讀取UPS設備信息等。在檢測和控制方面,其還可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡通斷的監(jiān)測,通信時延的監(jiān)測,環(huán)境溫度的監(jiān)測,門磁監(jiān)控,以及用戶的自定義監(jiān)控,如用戶所希望的對機房空調(diào)、排風扇、采集防盜報警器信號等自定義的遠程控制操作。對設備掉線、溫度超標、網(wǎng)絡時延過大、設備箱(或機房)開關門等多種情況同時還能根據(jù)所設定的值自動告警和或生成告警數(shù)據(jù)庫。

1.7 界面設計

根據(jù)需求分析所定義的模塊對有界面的頁面進行設計,由于篇幅限制,不一一列舉。

用戶管理界面共分六個主要部分:菜單項命令、工具欄、區(qū)域管理欄、設備管理信息欄、設備信息欄和系統(tǒng)狀態(tài)信息欄。

各標題欄的含義:

狀態(tài):網(wǎng)絡監(jiān)控器當前工作狀態(tài)。用三種圖標標識三種設備,不同設備分別用三種顏色表示其工作狀態(tài)(具體含義見狀態(tài)欄)

監(jiān)控器ID:網(wǎng)絡監(jiān)控器序列號

被監(jiān)控設備名稱:被監(jiān)控設備的名稱

安裝位置:網(wǎng)絡監(jiān)控器的實際安裝位置

網(wǎng)絡時延:網(wǎng)絡監(jiān)控器到服務器的網(wǎng)絡傳輸時延

環(huán)境溫度:網(wǎng)絡監(jiān)控器所在的環(huán)境溫度

2 結束語

網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)在設計中征求多家寬帶網(wǎng)絡運營商的意見,備掉線告警、溫度監(jiān)控、設備箱開關門的監(jiān)控、機房設備監(jiān)控等,是通用的SNMP網(wǎng)管方案所無法實現(xiàn)的,更符合運營商的需求。尤其在對低端設備的管理上具有很高的性價比,對任何具有10/100M以太網(wǎng)端口的設備(如交換機、HUB、光纖收發(fā)器等)都可實現(xiàn)管理。具有更易用、更實際、更直觀、成本更低等特性。對無人值守機房的監(jiān)控歷來都是網(wǎng)絡管理中的難題,安裝網(wǎng)絡監(jiān)測器后,機房設備和機房安全都可以很直觀地監(jiān)測和控制,力求實現(xiàn)真正的遠程管理。將網(wǎng)管模塊與目前的SNMP網(wǎng)管方案相結合,可以對全程網(wǎng)絡提供更為方便的管理效果。

參考文獻:

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篇6

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 16-0046-01

本文以遠程監(jiān)控液體混合機為例，運用ifix上位機組態(tài)軟件制作界面，采用OPC技術對數(shù)據(jù)進行采集，實現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場液體混合機設備運行參數(shù)的檢測、報警數(shù)據(jù)的顯示、相應報表的生成，并對系統(tǒng)做了優(yōu)化，為了避免意外的發(fā)生，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，用戶可以通過登錄WEB瀏覽器，就可以輕松方便地查看并控制液體混合機的工作狀態(tài)，根據(jù)用戶的需求對液體混合機中水泵的抽水量、設備運行狀態(tài)、運行效率等進行調(diào)整和控制。

一、內(nèi)容

二、液體混合機控制系統(tǒng)的功能分析

本控制系統(tǒng)由五大部分組成：流水灌部分、混合灌部分、抽水機組(電機、水泵)部分、傳感器部分、測速計量部分?？刂葡到y(tǒng)中要求對三種液體混合比例進行較為準確的控制，因此第一種液體流入混合灌中，液體攪拌機工作，攪勻液體，等液位達到一定高度，液面?zhèn)鞲衅?，檢測到停止第一種液體繼續(xù)流入，第二種液體開始流入混合灌中，達到一定高度，關閉第二個流體灌，開始流入第三種液體，攪拌機一直出入工作狀態(tài)，攪勻液體直到混合灌滿結束，此時水泵開始工作，將混合灌混合好的液體抽水，輸送到目標地。在此過程中對每個流體灌溫度、流速、電磁閥的狀態(tài)、混合灌液位、攪拌機運行狀態(tài)、水泵轉(zhuǎn)速等進行監(jiān)控，對于水泵的轉(zhuǎn)速可以進行遠程控制，寫入PLC控制模塊，來調(diào)節(jié)適當?shù)霓D(zhuǎn)速，滿足控制要求。

三、制作的部分控制畫面

四、總結

本論文通過“液體混合機控制系統(tǒng)”項目，將現(xiàn)場的各類實時數(shù)據(jù)、畫面等信息接入網(wǎng)絡服務中。實現(xiàn)工控組態(tài)軟件的動態(tài)實時監(jiān)控。系統(tǒng)實現(xiàn)了實現(xiàn)遠程用戶通過標準Web瀏覽器對實驗現(xiàn)場組態(tài)畫面的監(jiān)測，并具有操作簡單，維護方便等優(yōu)點。

參考文獻：

篇7

Hands-On Universe(HOU)是由美國加州大學伯克利分校的Carlton R. Pennypacker 博士倡議發(fā)起的，它是基于國際互聯(lián)網(wǎng)，以動手實踐為特色的天文教學活動。20世紀90年代，加州大學伯克利分校天文系的大學預科必須先修基礎天文課程。這些課程開始是在課堂里由老師按書本講義授課，后來逐步發(fā)展為老師把講義放在網(wǎng)上由學生自學，老師定期給學生面授或解答問題，再后來為了方便學生實習，他們就與大學的天文臺合作，把望遠鏡連接到互聯(lián)網(wǎng)上，提供學生從網(wǎng)上操作使用，進行觀測并提交結果。經(jīng)過近10年的發(fā)展，這種基于互聯(lián)網(wǎng)的，集成了各種教學資源（教材、實踐指導、軟件、數(shù)據(jù)庫、望遠鏡、終端設備等）的網(wǎng)絡教學方式逐步完善并被廣泛采用，因為它不僅能讓學生通過網(wǎng)絡使用各種天文專業(yè)資源，讓學生在實踐中提高對科學的興趣和理解，而且節(jié)約了人力、物力，同時也使天文教育得到最大限度的普及。

以上種種原因都使這種新穎的教學方式得到大大的推廣，也引起了教育界廣泛的關注，慢慢從大學擴展到中學，而這種教學形式也被命名為Hands-On Universe。

美國人稱一個“Hands-On”的人意思是說他是一個“工作者”，也就是說，他通過動手去“做”某件事來了解和認識事物的本事。那么Hands-On Universe的意思也就是說學習者通過動手實踐，親自去操作、觀測、獲得數(shù)據(jù)、處理結果等（做天文學家同樣的事情），了解天文知識，理解科學概念。這種學習方式使學習不再是一件枯燥的事情，而是一件輕松愉快的事情，不僅大大激發(fā)了學習者的興趣和求知欲，而且可以大大發(fā)揮學生的想象力和創(chuàng)造力。

為實現(xiàn)這一目標，HOU通過一整套形式多樣的教學節(jié)目（包括教師、教材、教學軟件、基于互聯(lián)網(wǎng)的教學平臺和操作真實望遠鏡觀測等），使具有初級文化程度的學生通過學習課程、動手操作（遠程望遠鏡）、進行觀測、獲取觀測結果、利用共享軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理、完成作業(yè)或提交論文等過程，達到學習天文知識，研究天文問題，理解天文科學的目的。

在過去的十年里，在美國國家科學基金會（NSF）、國防部和能源部等基金的資助下，HOU不斷發(fā)展并完善?，F(xiàn)在HOU擁有遍布全球的遠程控制望遠鏡設備，并可利用虛擬天文臺的大量豐富的數(shù)據(jù)庫資源。這些網(wǎng)絡資源都可以通過國際互聯(lián)網(wǎng)在該組織內(nèi)部共享。HOU也積累了大量的系統(tǒng)內(nèi)部的觀測資料和教學經(jīng)驗，目前，HOU的教學方式已經(jīng)推廣和發(fā)展成可以供天文研究者、教師或?qū)W生通過互聯(lián)網(wǎng)絡，操作網(wǎng)上開放的專業(yè)天文望遠鏡，進行實際觀測，并對取得的數(shù)據(jù)、圖像等資料進行分析研究的科研教育平臺。學生可以把從望遠鏡獲得的觀測圖像下載到教室里的計算機上，再使用強有力的HOU圖像數(shù)據(jù)處理軟件，來觀察分析這些資料，從而獲得比書本上更生動有趣的知識和概念。

HOU走進中國

受GHOU組織的委托，國家天文臺代表中國成功申辦了2005年GHOU 國際研討會。這得到中國天文界，特別是北京天文學會、國家天文臺、北京天文館、北京大學、北京師范大學、中國天文學會普及委員會、天好者雜志社等單位的大力支持。

2005年GHOU國際學術會議主要內(nèi)容為: 介紹可用于天文教學和遠程操作的大型天文設施（望遠鏡等），交流基于互聯(lián)網(wǎng)的天文教學與培訓環(huán)境的開發(fā)應用，現(xiàn)場演示遠程觀測、網(wǎng)絡教育資源平臺的使用等，為發(fā)展我國網(wǎng)絡天文研究與教學環(huán)境建設，遠程教學與觀測等技術，提供了良好的機遇。

2006年HOU的國際研討會在法國普羅旺斯天文臺舉行，中國派出了天文和教育代表團參加會議并討論在中國引入HOU的教學方式，共享全球HOU的教學資源，發(fā)展中國HOU的具體方案。鑒于中國HOU和遠程天文教學的迅速發(fā)展，國際HOU組織決定于2007年7月（下一屆GHOU國際研討會之前）在中國召開環(huán)太平洋地區(qū)HOU教師培訓國際會議，旨在探討HOU師資的培訓和資源的共享利用。

遠程天文教育工作方案

由國家天文臺牽頭的中國HOU計劃得到了北京教委遠程教育網(wǎng)的重視和支持， 2006年6月6日，新成立的遠程教育專業(yè)委員會率先在北京遠程教育網(wǎng)上開展了遠程教學天文臺試點教學工作。該項計劃將按國際HOU標準構建能夠與國內(nèi)國外共享的硬件和軟件教學資源和環(huán)境平臺，從北京遠程教育網(wǎng)輻射到全國的網(wǎng)絡教育平臺，最大限度地拓寬和延伸接受天文遠程教育的受益群體。

過去由于條件限制，只能利用簡陋的儀器和場地進行普及教育中的實踐活動，現(xiàn)在利用強大的計算機和網(wǎng)絡技術，可以充分集成國際國內(nèi)（專業(yè)與業(yè)余）的望遠鏡和軟件數(shù)據(jù)信息等資源，為社會公眾和學生及廣大愛好者提供豐富多采形式多樣的天文知識與親臨其境動手實踐的機會，也能為學習實踐者提供切實的現(xiàn)場指導和幫助。

中國HOU組織通過利用連接在國際互聯(lián)網(wǎng)上國內(nèi)外的望遠鏡、教學、軟件、數(shù)據(jù)、信息等資源，以及國內(nèi)社會上（各學校、場館）尚沒有有效利用的各種資源，組成了一個基于北京教委遠程教育網(wǎng)絡的天文普及教學平臺。利用這個平臺開展天文普及教育，提高受益群體的科學素質(zhì)和對天文學的興趣愛好。

從北京輻射到全國，使有條件的大中小學校學生，經(jīng)過遠程天文教育，獲得系統(tǒng)、全面、新穎、實用的學習、培訓和指導，能夠掌握天文基礎知識、了解到國內(nèi)國外天文發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀、擁有實際儀器的操作經(jīng)驗和技能、獲得實際的天文觀測結果，從而提高科學素質(zhì)和對天文知識的興趣愛好。

具體操作方案如下:

建立遠程天文教育網(wǎng)上資源共享平臺。

利用國際HOU系統(tǒng)的共享網(wǎng)絡資源（望遠鏡、終端儀器、計算機、教材、軟件、數(shù)據(jù)庫等）和國內(nèi)各大中小學校的教學設備（望遠鏡，配套儀器），配和在網(wǎng)上從事實踐教學的，針對不同層次受眾的培訓指導課程，使全國各地的小型望遠鏡即可獨立使用，也可聯(lián)網(wǎng)使用，實現(xiàn)真正意義的資源共享。

建立遠程天文教育網(wǎng)上教學平臺。

該平臺則提供天文知識庫、實踐觀測指導、數(shù)據(jù)處理指導、組織示范課程等功能。

篇8

【關鍵詞】WEB 開放實驗室 信息系統(tǒng)

隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，人類進入到了一個嶄新的時代，也就是信息時代，那么如何獲取信息和管理信息就成為一個新的問題。要想從根本上解決高校開放實驗室所存在的問題，就必須要研究開發(fā)一套新的管理信息系統(tǒng)來輔助開放實驗室管理，目前很多高校并沒有認識到開放式實驗室管理系統(tǒng)對于學校學生質(zhì)量的提升，所以在開放實驗室方面一直都處于待開發(fā)期。開放式的實驗管理系統(tǒng)可以為學生提供實驗選課的網(wǎng)上平臺，學生可以任意在任何一臺計算機上獲取實驗中心的各項信息，并且可以按自己的興趣對實驗進行預約等，這能夠很好的促進學生的學習主動性。并且這個系統(tǒng)可以給教師的教學提供很大的幫助，從而提高了實驗管理水平。

1 WEB技術的概述

WEB也可以稱為WWW，也就是萬維網(wǎng)，它是用于、瀏覽、查詢信息的網(wǎng)絡信息服務系統(tǒng)，有很多的遍布在各個不同區(qū)域內(nèi)的WEB服務器和能夠瀏覽網(wǎng)頁的客戶端組成，是一個典型的分布式的應用結構。在WEB應用中的每一次的信息交換都必須要涉及到服務端和客戶端，所以，WEB開發(fā)技術也可以分為服務端技術和客戶端技術這兩種。WEB自建立開始到現(xiàn)在已經(jīng)成為社會大眾最為流行的，并且受到熱烈歡迎的一個信息檢索服務系統(tǒng)，通過WEB服務器把互聯(lián)網(wǎng)上現(xiàn)有的資料全部連接起來，使用人員能夠在互聯(lián)網(wǎng)上查找到已經(jīng)建立WEB服務器的所有站點提供的超文本以及超媒體資源文檔[1]。WEB之所以能夠這么流行，是因為它可以在一個頁面上同時顯示色彩豐富的圖形和文本性能，并且WEB非常易于導航，只需要從這個鏈接跳轉(zhuǎn)到另一個鏈接，就可以在各頁面進行瀏覽。還有就是WEB是一個超文本信息系統(tǒng)，只需要鼠標點擊所需要的鏈接即可，并且WEB跟平臺是無關的，對系統(tǒng)平臺沒有限制，WEB是分布式的、具有新聞性的、是動態(tài)的，這些都是WEB的特點。

2 開放實驗室管理信息系統(tǒng)

實驗室管理管理的計算機化和信息共享化以及實驗過程自動化都是有重要意義的，不僅能夠有效的提高管理的自動化水平，還能夠提高教學的質(zhì)量，更好地提高學校的教學質(zhì)量。

2.1 開放實驗室管理信息系統(tǒng)的原則

首先是開放性，為了保證系統(tǒng)的開放性必須要使用世界主流的硬件平臺和軟件平臺，以保證系統(tǒng)的開放性能夠很好的展現(xiàn)。再有就是靈活性和可拓展性，系統(tǒng)具有靈活性和可拓展性能夠高效率的適應后期的實驗管理變化的需求。建立的系統(tǒng)必須是安全實用的，系統(tǒng)的安全管理能夠保障其他系統(tǒng)的安全，當然系統(tǒng)必須是實用的，這能夠有效的提高實驗室工作效率，對于管理水平也能夠積極的產(chǎn)生作用。

2.2 開放實驗室管理系統(tǒng)必須具備的功能

首先需要建立全校實驗室計算機網(wǎng)絡，以保證信息資源的共享，并且建立數(shù)據(jù)庫，以便能夠集中的存儲實驗室管理和使用信息。還有就是必須要能夠支持教師實驗要求的網(wǎng)上提交，自動的安排實驗室并且能夠自動的獲取學生的實驗結果。

2.3 開放實驗室管理信息系統(tǒng)的方法

建設實驗室管理信息系統(tǒng)必須要先進、完善、高效，并且建立的系統(tǒng)必須要是針對當前高效實驗中心的實際需求，還應該考慮到是否能夠適應未來的長遠發(fā)展。

3 實現(xiàn)WEB開放實驗室管理信息系統(tǒng)

首先要實現(xiàn)實驗室預約管理系統(tǒng)，設置完善的預約實驗室網(wǎng)站，可以分為班級預約和個人預約，班級預約是針對教師的，個人預約則是針對學生的，在教師或者學生輸入相關信息后，可以對實驗室進行預約并查看[3]。計算機將會自動的出示預約信息，并告知教師和學生。第二實驗前進行刷卡登錄，進行試驗時學生借助于條形碼采集設備輸入自己的學號，登錄后按照系統(tǒng)顯示出刷卡分配的結果進行實驗。第三實驗臺遠程控制，建立遠程控制系統(tǒng)能夠?qū)嶒炇业氖聦嵡闆r進行監(jiān)督，以防有人故意毀壞實驗室設備，這種遠程控制系統(tǒng)由PC前端控制器、分配器等模塊組成。還有進行實驗臺監(jiān)控管理和系統(tǒng)管理等方式來實現(xiàn)WEB開放實驗室管理信息系統(tǒng)，這些方式都能夠有效的幫助開放實驗室管理信息系統(tǒng)的實現(xiàn)，不僅能夠提高高校的信息管理系統(tǒng)，還能夠提高學校的教學質(zhì)量。

4 結語

基于WEB開放式實驗室管理信息系統(tǒng)是一個相對比較復雜的綜合管理信息系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的建立能夠有助于高校開放實驗室的管理，這種系統(tǒng)是利用了現(xiàn)有的實驗室資源，在校園網(wǎng)上實現(xiàn)了開放實驗預約，對于學校的師生來說能夠更加靈活自主的安排實驗課程，簡化手續(xù)，節(jié)省大量時間，可進一步提高學校的實踐教學質(zhì)量。

參考文獻

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[3]何金枝.基于Web的畢業(yè)設計（論文）管理系統(tǒng)的設計及應用[J].計算機與現(xiàn)代化，2012（08）.

篇9

 

機電一體化技術是面向應用的跨學科的技術，它是機械技術、微電子技術、信息技術和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。

1機電一體化技術的發(fā)展狀況 1.1 數(shù)控機床的問世,為機電一體化技術的發(fā)展寫下了歷史的第一頁; 1.2 微電子技術為機電一體化技術的發(fā)展帶來了勃勃生機; 1.3 可編程序控制器、'電力電子'等的發(fā)展為機電一體化技術的發(fā)展提供了堅強基礎; 1.4 激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使機電一體化技術的發(fā)展躍上新臺階.

2機電一體化技術發(fā)展方向

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關技術的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 2.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。 2.2 智能化

即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。論文參考網(wǎng)。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色理論 、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。 2.3 模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 2.4 網(wǎng)絡化

由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 2.5 人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術享受。

2.6 微型化

微型化是精細加工技術發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro ElectronicMechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。

2.7 集成化

集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結構的優(yōu)化與復合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。 2.8 帶源化

是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。論文參考網(wǎng)。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 2.9 綠色化

綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。

3 典型的機電一體化產(chǎn)品 機電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)(整機)和基礎元、部件兩大類。典型的機電一體化系統(tǒng)有：數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD／CAM系統(tǒng)等。典型的機電一體化基礎元、部件有：電力電子器件及裝置、可編程序控制器、模糊控制器、微型電機、傳感器、專用集成電路、伺服機構等。論文參考網(wǎng)。這些典型的機電一體化產(chǎn)品的技術現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、市場前景分析從略。

4 機電一體化的技術應用

在重工業(yè)企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。

4.1 智能化控制技術(IC)

由于重工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng) 網(wǎng)絡等，智能控制技術廣泛應用于重工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、控制、設備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、冷連軋等。 4.2 分布式控制系統(tǒng)(DCS)

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能將越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性，是當前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 4.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)

開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是目前計算機技術發(fā)展所引出的新的結構體系概念。“開放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡使各種控制設備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。 4.4 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)

重工業(yè)企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前重工業(yè)企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應現(xiàn)代重工業(yè)生產(chǎn)的要求。未來重工業(yè)企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。

4.5 現(xiàn)場總線技術(FBT)

現(xiàn)場總線技術(Fied Bus Technology)是連接設置在現(xiàn)場的儀表與設置在控制室內(nèi)的控制設備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導線?，F(xiàn)場總線的引入導致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。 4.6 交流傳動技術

傳動技術在重工業(yè)中起著至關重要的作用。隨著電力、電子、技術和微電子技術的發(fā)展，交流調(diào)速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用，同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。

綜上，我們不難發(fā)現(xiàn)機電一體化技術在現(xiàn)在的社會生產(chǎn)中占據(jù)了越來越多的行業(yè)和領域，并且隨著科學技術的發(fā)展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發(fā)展前景也將越來越光明。

【參考文獻】

1李建勇. 機電一體化技術[M]．北京：科學技術出版社，2004．

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3芮延年． 機電一體化系統(tǒng)設計[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，2004．

4唐懷斌． 工業(yè)控制的進展與趨勢 [J]．自動化與儀器儀表，1996（4）

篇10

1.引言

目前手機GSM網(wǎng)絡已經(jīng)覆蓋全國，且手機收發(fā)短消息的費用低廉，因此，為利用GSM手機的短消息收發(fā)功能實現(xiàn)多路遠程數(shù)據(jù)收集帶來了便利。本系統(tǒng)就是利用基于GSM系統(tǒng)的移動平臺之間點對點的短信息業(yè)務，將移動通信與數(shù)據(jù)收集和數(shù)字傳送功能能結合起來。

通過野外多個工程機械的單片機控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采樣，再利用移動通信GMS網(wǎng)絡的短信息功能完成對主控機的數(shù)據(jù)傳送。這樣使得施工單位，能夠及時掌握前方的實時信息，對于配送原料的預測，工程進度監(jiān)控，數(shù)據(jù)收集表格形成帶來便利。

短信息的方式發(fā)送是移動通信系統(tǒng)增值服務的一種開發(fā)利用。其系統(tǒng)設計的關鍵是在單片機控制系統(tǒng)上添加，基于GSM系統(tǒng)的AT指令的開發(fā)來完成和移動通信模塊之間的通信編程的。

2.系統(tǒng)結構

工程GSM短消息遠程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)整體結構如圖1所示，由西門子的GSM通信模塊TC35，單片機控制系統(tǒng)電路，由傳感器將采集到的信號通過A/D轉(zhuǎn)換送至自帶的大容量RAM中存放，然后可以由人工操作完成設置、顯示、打印、上傳數(shù)據(jù)傳輸?shù)认鄳δ堋Ｔ跀?shù)傳過程中，單片機通過判斷按下的功能鍵，將存儲在RAM中的數(shù)據(jù)塊，按照運行時間、設備編號、數(shù)據(jù)組塊、通過預設程序轉(zhuǎn)換成ASCII碼，再經(jīng)過單片機TXD，RXD串口轉(zhuǎn)換成RS232總線方式發(fā)送到TC35-GMS移動通信模塊在施工主管方辦公室接收主機又利用GSM-TC35模塊將數(shù)據(jù)接收下來，將短信中的ASCII碼還原成數(shù)值碼，且調(diào)用預先設計好的報表格式保存起來。主管人員可以隨時調(diào)閱查看或打印輸出前方施工設施的所有信息，從而實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)收集管理等功能。

GSM通信模塊TC35短消息的收發(fā)，有兩種方式，一種PDU格式，另一種TXT文本格式，由于數(shù)據(jù)采樣不涉及到中文，因此本系統(tǒng)采樣了TXT格式，其優(yōu)點是傳送數(shù)據(jù)信息量大（140字符/條），收發(fā)格式簡單，命令操作靈活。

模塊TC35與設備接口有三種方式：GSM-PC2、MCU-PC3、GSM-MCU。

我的系統(tǒng)中，前級采樣端由于有232/485接口，采用了GSM-PC方式主機接收端：由設計的電路板為單片機串口收發(fā)TXD-RXD，所以采用了GSM-MCU方式。由于現(xiàn)場干擾強，因此采用了2400的波特率保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。GSM通信模塊收發(fā)均安裝的是中國移動SIM卡，手機號碼即是本系統(tǒng)的號碼。

GSM-TC35常用AT命令介紹：本系統(tǒng)所用的功能AT命令如下表1所示。

3.系統(tǒng)硬件設計

硬件系統(tǒng)主控模塊采用51系列的SST 89E516RD為CPU，西門子GSM通信模塊TC 35i、串行AD 654、和128KEEPROM DS1245，DS12887時鐘提供系統(tǒng)時鐘，MAX813作看門狗。MAX485與2級通信設備互聯(lián)，同時也與GSM通信模塊TC35i完成數(shù)據(jù)傳輸。MAX232與串口打印機相連。另外擴展專用12位液晶數(shù)顯屏，和6位按鍵。

這就是用戶數(shù)據(jù)采集的遠程控制的全部硬件構成。

4.軟件設計

軟件結構比較簡單，單片機電路與模塊的通信采用傳統(tǒng)的主從式通信。軟件的關鍵是做好GSM通信模塊與單片機的接口以及可靠的數(shù)據(jù)采集。同時也可根據(jù)需要做出PC機的多路監(jiān)控接收程序，數(shù)據(jù)的采集狀況。以下是部分數(shù)傳匯編程序：

MOV DPTR，#BPS；發(fā)送波特率2400

MOV R2，#12

LCALL S_GMS；串口發(fā)送程序

MOV DPTR，#Text；置文本格式

MOV R2，#10

LCALL S_GMS

L_B：MOV DPTR，#PHONG；發(fā)電話號碼

MOV R2，#22

LCALL S_GMS

JNB RI，$

CLR RI

MOV A，SBUF

CJNE A，#">"，L_B

MOV DPTR，#0100H；發(fā)短信內(nèi)容地址0100H

MOV R2，#80H

LCALL S_GMSX；外RAM串口發(fā)送程序SETB EA；

=== GSM命令表========

Bps：DB”AT+IPR=2400”，0DH；2400波特率

Text：DB”AT+CMFG=1”，0DH；TEXT模式Read：DB”AT+CMGR=”；//讀信息

Erase：DB”AT+CMGD=”；//刪除信息

PHONG：DB'AT+CMGS=”15102778052”，0DH；接收的電話號碼

5.程序調(diào)試

可以先用串口調(diào)試工具軟件測試TC35短信收發(fā)功能，然后編寫程序，固化芯片。TC35在實際數(shù)據(jù)收發(fā)時一定要有足夠等待時間，否則工作時會有丟失短消息的現(xiàn)象。

參考文獻

[1]姜志海.單片計原理及應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010，1.